DE10156409A1 - Method for improving smooth running, and corresponding motor, with which air mass flow control includes provision for controlling inlet valve stroke - Google Patents
Method for improving smooth running, and corresponding motor, with which air mass flow control includes provision for controlling inlet valve strokeInfo
- Publication number
- DE10156409A1 DE10156409A1 DE10156409A DE10156409A DE10156409A1 DE 10156409 A1 DE10156409 A1 DE 10156409A1 DE 10156409 A DE10156409 A DE 10156409A DE 10156409 A DE10156409 A DE 10156409A DE 10156409 A1 DE10156409 A1 DE 10156409A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- throttle
- internal combustion
- combustion engine
- load control
- valve lift
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 37
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D11/00—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated
- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
- F02D13/0226—Variable control of the intake valves only changing valve lift or valve lift and timing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/002—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and variable valve actuation
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Laufruhe mehrzylindriger Brennkraftmaschinen bzw. Verbrennungsmotoren, insbesondere nach Otto- Bauart, mit drosselfreier Laststeuerung und einen entsprechenden Motor. The present invention relates to a method for improving smoothness Multi-cylinder internal combustion engines or internal combustion engines, especially according to Otto Design, with throttle-free load control and a corresponding motor.
Die Laufruhe derartiger Motoren wird wesentlich von der Streuung zwischen den in den Zylindern erzeugten Einzelmomenten bestimmt. Unterschiedliche Zylindereinzelmomente führen zu einem unruhigen Rundlauf und zu Vibrationen verschiedener Frequenzen, die allein durch Dämpfungsmaßnahmen im Fahrzeug nicht ausreichend getilgt werden können. Die Folge sind deutliche Komforteinbußen und eine erhöhte Beanspruchung der Bauteile des Motors. Aus diesem Grund werden - neben mechanischen Maßnahmen - zunehmend steuerungstechnische Ansätze entwickelt, um die zylinderindividuellen Einzelmomente gleichzustellen und dadurch die Laufruhe zu verbessern. The smooth running of such motors is largely dependent on the scatter between the Cylinder generated single moments determined. different Cylinder single torques lead to an uneven concentricity and to vibrations of different ones Frequencies that are not sufficiently canceled out by damping measures in the vehicle alone can be. The result is a significant loss of comfort and an increased Strain on engine components. For this reason - in addition to mechanical Measures - increasingly control engineering approaches developed to the equate individual cylinder moments and thereby improve smoothness.
Die zylinderindividuellen Einzelmomente sind im wesentlichen eine Funktion des im
Brennraum entstehenden mittleren indizierten Zylinderinnendruckes pmi. Der
Zylinderinnendruck pro Zylinder pmi ist proportional zur Brennstoffmasse und zum inneren
Wirkungsgrad, der durch das Brennstoff-Luftmassen-Verhältnis bestimmt wird. Dabei gilt:
pmi = ni.(mL/mB.Lst).mB.Hu/Vh
pmi: Zylinderinnendruck
ni: innerer Wirkungsgrad
mL: Luftmasse
mB: Brennstoffmasse
Lst: stöchiometrisches Luftverhältnis
Hu: Heizwert
Vh: Hubvolumen
The individual cylinder torques are essentially a function of the mean indicated internal cylinder pressure pmi that arises in the combustion chamber. The internal cylinder pressure per cylinder pmi is proportional to the fuel mass and the internal efficiency, which is determined by the fuel-air mass ratio. The following applies:
p mi = n i . (m L / m B. L st ) .m B .Hu / V h
p mi : internal cylinder pressure
n i : internal efficiency
m L : air mass
m B : fuel mass
L st : stoichiometric air ratio
H u : calorific value
V h : displacement
Bei konventionellen Ottomotoren mit gedrosselter Laststeuerung resultieren unterschiedliche Einzelmomente in den Zylinder in erster Linie aus unterschiedlichen Brennstoffmassen. Dies kann beispielsweise durch Bauteiltoleranzen der Einspritzventile hervorgerufen werden. Die zylinderindividuellen Luftmassen unterscheiden sich üblicher-Weise aufgrund der vollständigen Öffnung der Einlaßventile und des Ansaugens gegen einen für alle Zylinder gleich hohen Unterdruck im Prinzip nicht. Die zylinderindividuellen indizierten Drücke pmi sind daher primär zu den jeweiligen Brennstoffmassen proportional, während der Einfluß des ebenfalls von der Brennstoffmasse abhängigen Wirkungsgrades ni sekundär bleibt. Vergleichsweise kleine Zylindermomente resultieren unter diesen Annahmen aus zu geringen Brennstoffmassen. Umgekehrt resultieren vergleichsweise starke Zylindermomente aus zu hohen Brennstoffmassen. In conventional gasoline engines with throttled load control, different individual torques in the cylinders result primarily from different fuel masses. This can be caused, for example, by component tolerances of the injection valves. The cylinder-specific air masses usually do not differ in principle due to the complete opening of the inlet valves and the suction against a vacuum that is the same for all cylinders. The cylinder-individual indicated pressures p mi are therefore primarily proportional to the respective fuel masses, while the influence of the efficiency n i, which is also dependent on the fuel mass, remains secondary. Under these assumptions, comparatively small cylinder torques result from insufficient fuel masses. Conversely, comparatively strong cylinder torques result from excessive fuel masses.
In der DE 41 22 139 C2 wird eine Maßnahme zur Gleichstellung der Einzelmomente beschrieben, die auf einer zylinderindividuellen Anpassung der Einspritzmengen basiert. Bei zu kleinen Zylindermomenten erfolgt eine Erhöhung der Brennstoffmasse des entsprechenden Zylinders. Umgekehrt erfolgt für zu hohe Zylindermomente eine entsprechende Reduzierung der entsprechenden Einspritzmenge. Die Zylindereinzelmomente werden dabei über die Laufruhe des Motors ermittelt, die mittels der Segmentzeiten eines Impulsrades gemessen wird. DE 41 22 139 C2 describes a measure for equating the individual moments described on a cylinder-specific adjustment of the injection quantities based. If the cylinder torque is too small, the fuel mass of the is increased corresponding cylinder. Conversely, for too high cylinder torques corresponding reduction of the corresponding injection quantity. The Individual cylinder torques are determined via the smooth running of the engine, which is achieved using the Segment times of a pulse wheel is measured.
Bei Verbrennungsmotoren, insbesondere Ottomotoren, mit drosselfreier Laststeuerung ist es jedoch auch möglich, daß Momentenunterschiede statt durch unterschiedliche Brennstoffmengen durch verschieden zugemessene Luftmengen entstehen. In diesem Fall ist das vorstehend beschriebene Verfahren gemäß der DE 41 22 139 C2 nicht mehr anwendbar und wirkt sich sogar nachteilig aus. In internal combustion engines, especially gasoline engines, with throttle-free load control however, it is also possible that there are differences in moments instead of different ones Amounts of fuel are created by differently measured amounts of air. In this This is no longer the case according to the method described in DE 41 22 139 C2 applicable and even has an adverse effect.
Bei gleicher Brennstoffmenge haben Luftmassenunterschiede zwischen den Zylindern im wesentlichen nur eine Auswirkung auf den Wirkungsgrad ni. Die mittleren indizierten Drücke der Zylinder mit überproportional hoher Luftmasse sind auf Grund ihres höheren Wirkungsgrades größer, wodurch sich deren Moment erhöht. Eine Momentenreduzierung über eine Reduzierung der Brennstoffmasse ist in diesem Fall nicht möglich, da dadurch das wegen des Luftüberschusses bereits magere Gemisch noch magerer würde, was Emissionsnachteile bzw. das Erreichen der Zündgrenze zur Folge hätte. With the same amount of fuel, air mass differences between the cylinders essentially only have an effect on the efficiency n i . The mean indicated pressures of the cylinders with disproportionately high air mass are higher due to their higher efficiency, which increases their moment. In this case, it is not possible to reduce the torque by reducing the fuel mass, since this would make the mixture, which is already lean due to the excess air, even leaner, which would result in emission disadvantages or the ignition limit being reached.
Umgekehrt haben Zylinder mit einer zu geringen Luftmasse einen geringeren Wirkungsgrad und dadurch ein niedrigeres Moment als die übrigen Zylinder. Eine Momentenerhöhung durch Erhöhung der Brennstoffmasse ist wegen der Gefahr der Überfettung, die mit Verbrauchs- und Emissionsnachteilen verbunden ist, auch nicht möglich. Conversely, cylinders with too little air mass have a lower one Efficiency and therefore a lower torque than the other cylinders. A Increasing the torque by increasing the fuel mass is due to the danger of Overfatting, which is associated with consumption and emissions disadvantages, is also not possible.
In der DE 198 59 018 A1 wird daher ein Verfahren beschrieben, in dem eine Regelung der Laufruhe durch zylinderindividuelle Zumessung von Frischluftmasse erfolgt. Diese Zumessung geschieht ausschließlich über die Öffnungsfunktionen der Ladungs- bzw. Gaswechselventile. Voraussetzung für die Anwendbarkeit dieses Verfahrens ist, daß die Gaswechselventile unabhängig voneinander angesteuert werden können. Auch hier wird die Laufruhebewertung auf Basis von Segmentzeiten bestimmt. Als Alternative wird die Messung des Zylinderinnendrucks vorgeschlagen. DE 198 59 018 A1 therefore describes a method in which regulation smoothness is achieved through the cylinder-specific metering of fresh air mass. This Metering takes place exclusively via the opening functions of the cargo or Gas exchange valves. A prerequisite for the applicability of this procedure is that the gas exchange valves can be controlled independently of each other. Here too the smoothness rating is determined based on segment times. As an alternative the measurement of the cylinder pressure is proposed.
Das in der DE 41 22 139 C2 beschriebene Verfahren zur Gleichstellung der Zylindermomente eignet sich nur, wenn die Unterschiede zwischen den Zylindermomenten durch Streuungen innerhalb der eingespritzten Brennstoffmengen hervorgerufen wurden. Für drosselfrei betriebene Motoren ist es jedoch, wie vorstehend beschrieben wurde, nicht anwendbar. Das in der DE 198 59 018 A1 beschriebene Verfahren ist zwar für drosselfrei betriebene Brennkraftmaschinen anwendbar, setzt jedoch eine separate Möglichkeit zur Ansteuerung der Gaswechselventile voraus. Falls eine drosselfreie Laststeuerung über ein globales Stellorgan realisiert ist, das auf mehrere Gaswechselventile gleichzeitig wirkt, kann das Verfahren gemäß der DE 198 59 018 A1 nicht mehr angewendet werden. Eine derartige drosselfreie Laststeuerung mit einem globalen Stellorgan findet man häufig bei mechanischen Systemen zur Verstellung der Einlaßventile. The method described in DE 41 22 139 C2 for equality of the Cylinder torques are only suitable if the differences between the cylinder torques caused by scatter within the injected fuel quantities were. For throttle-free engines, however, it is as described above was not applicable. The method described in DE 198 59 018 A1 is for Choke-free internal combustion engines can be used, but uses a separate one Possibility to control the gas exchange valves in advance. If a throttle-free Load control is implemented via a global actuator that is based on several Gas exchange valves acting simultaneously, the method according to DE 198 59 018 A1 can no longer be applied. Such a throttle-free load control with a global Actuators are often found in mechanical systems for adjusting the Intake valves.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Erhöhung der Laufruhe von Brennkraftmaschinen mit drosselfreier Laststeuerung sowie einen entsprechend verbesserten Motor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst. The present invention has for its object to provide an improved method Increase the smooth running of internal combustion engines with throttle-free load control as well to provide a correspondingly improved engine. This task is accomplished with the Features of the claims solved.
Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, daß die Brennkraftmaschine neben den drosselfreien Laststeuerorganen zusätzlich über eine Einrichtung zur Erzeugung eines variablen Saugrohrunterdrucks verfügt. Brennkraftmaschinen mit drosselfreier Laststeuerung werden drosselfrei gesteuert, wobei der Saugrohrdruck nahezu dem Umgebungsdruck entspricht. Die Erzeugung eines variablen Saugrohrunterdrucks ist bei solchen Brennkraftmaschinen bestenfalls aus Notlaufgründen vorgesehen, beispielsweise um die Brennkraftmaschinen notfalls in einem konventionellen gedrosselten Modus zu betreiben. Teilweise wird die Drosseleinrichtung auch verwendet um im Sammler einen geringen Unterdruck, beispielsweise für die Tankentlüftung, zu erzeugen. In diesen Fällen wird üblicherweise noch von drosselfreier Laststeuerung gesprochen, da die Luftzumessung im wesentlichen über die Einlaßventile erfolgt. The invention is based on the basic idea that the internal combustion engine in addition to the throttle-free load control elements, a device for Generation of a variable intake manifold vacuum. Internal combustion engines with throttle-free load control is controlled without throttle, with the intake manifold pressure almost corresponds to the ambient pressure. The generation of a variable intake manifold vacuum is provided in such internal combustion engines at best for reasons of emergency operation, for example around the internal combustion engines throttled in a conventional one if necessary Mode to operate. In part, the throttle device is also used to im Collector a slight negative pressure, for example for the tank ventilation produce. In these cases, throttle-free load control is usually still used spoken, since the air metering takes place essentially via the inlet valves.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen: The present invention will hereinafter be described with reference to a preferred one Embodiment described with reference to the drawings. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Aufbau eines Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Erfindung; Figure 1 is a schematic cross section through a structure of an internal combustion engine according to the present invention.
Fig. 2 ein Blockschaltbild der Laststeuerung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 is a block diagram of the load control according to the present invention;
Fig. 3 einen exemplarischen Zusammenhang zwischen dem Laufruhe-Istwert Lrist und dem minimalen Hub hubmin; und Fig. 3 is an exemplary relationship between the smoothness actual value Lr and the minimum lift hub min; and
Fig. 4 ein Blockschaltbild für einen Regelkreis des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors. Fig. 4 is a block diagram for a control loop of the method according to the invention and the internal combustion engine according to the invention.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich gemäß der Darstellung in Fig. 1 auf Verbrennungsmotoren bzw. Brennkraftmaschinen, bei denen die drosselfreie Laststeuerung über Einlaßventile mit einem mechanisch verstellbaren, variablen Ventilhub verbunden mit einer mechanischen Einrichtung zur Verstellung der Einlaßnockenwellenspreizung erfolgt. Prinzipiell ist die Erfindung aber auch auf andere Systeme, beispielsweise mit elektrisch oder hydraulisch betätigten Einlaßventilen, anwendbar. Als Stellorgan für den variablen Saugrohrunterdruck dient vorzugsweise eine Drosselklappe. The following statements refer to the representation in Fig. 1 to internal combustion engines or internal combustion engines, in which the throttle-free load control via intake valves with a mechanically adjustable, variable valve lift connected with a mechanical device for adjusting the intake camshaft spread. In principle, however, the invention can also be applied to other systems, for example with electrically or hydraulically operated inlet valves. A throttle valve is preferably used as the actuator for the variable intake manifold vacuum.
Bauteiltoleranzen in der Ventilsteuerung können dazu führen, daß den einzelnen Zylindern unterschiedliche Luftmengen zugeführt werden. Im folgenden wird exemplarisch davon ausgegangen, daß sich die Bauteiltoleranzen im wesentlichen nur auf die Hübe der Einlaßventile auswirken und daß die relativen Toleranzen mit zunehmenden Hüben kleiner werden. Der Einfluß der Bauteiltoleranzen ist in der Regel um so größer je geringer die angeforderte Luftmenge und je kleiner damit die zu stellenden Ventilhübe sind. Die unterschiedliche Luftmengen in den Zylindern führen, wie im Stand der Technik dargestellt, zu unterschiedlichen Zylindereinzelmomenten und damit zu einer schlechten Laufruhe. Ein besonders kritischer Betriebspunkt ist der Leerlauf bei warmen Motor, da hier die Luftmengen sehr klein sind. Component tolerances in the valve control can lead to the individual Different air volumes are supplied to cylinders. The following is an example assumed that the component tolerances essentially only on the strokes of the intake valves and that the relative tolerances increase with increasing strokes get smaller. The influence of the component tolerances is usually the greater the lower the requested air volume and the smaller the valve strokes to be set are. The different amounts of air in the cylinders lead, as in the state of the Technology shown, to different cylinder single torques and thus to one poor smoothness. A particularly critical operating point is idling when the engine is warm Motor, since the air quantities are very small here.
Dementsprechend geht die Erfindung davon aus, die unterschiedlichen Luftmengen der Zylinder gleichzustellen, um so die Laufruhe zu verbessern. Dazu wird abhängig vom Betriebspunkt der drosselfreie Betrieb verlassen. Statt dessen findet ein Mischbetrieb statt, in dem die Laststeuerung gleichzeitig sowohl über die Einlaßventile als auch über die Drosselklappe erfolgt. Durch Erzeugung eines Saugrohrunterdrucks mit der Drosselklappe wird die Dichte der angesaugten Luft reduziert. Bei gleicher Luftmenge ist dann ein deutlich größerer, d. h. weniger toleranzbehafteter, Hub der Einlaßventile die Folge. Der mit dem größeren Ventilhub geringer werdende Toleranzeinfluß führt dazu, daß die gewünschte Gleichstellung der Zylinderluftmassen und damit der Zylindereinzelmomente erreicht wird. Accordingly, the invention assumes the different amounts of air Equal cylinders to improve smoothness. This depends on Leave operating point of throttle-free operation. Instead, a mixed operation takes place instead, in which the load control simultaneously via both the intake valves and the throttle valve takes place. By generating an intake manifold vacuum with the Throttle valve reduces the density of the intake air. With the same amount of air then a much larger one, d. H. less tolerant, the intake valve stroke Episode. The decreasing tolerance influence with the larger valve stroke leads to that the desired equality of the cylinder air masses and thus the Individual cylinder torques are reached.
Eine bevorzugte Möglichkeit zur dementsprechenden Laststeuerung ist im Blockschaltbild gemäß Fig. 2 dargestellt. Die erste Eingangsgröße ist der geforderte Luftmassenstrom mLsoll, der z. B. in Abhängigkeit von dem durch den Fahrer gewünschten Moment berechnet wird. Die zweite Eingangsgröße ist die untere Hubbegrenzung, d. h. der minimal erforderlich Ventilhub hubmin, mit dem z. B. eine akzeptable Laufruhe darstellbar ist. Ausgangsgrößen der Laststeuerung sind der zu stellende Ventilhub EVhubs, der zu stellende Drosselklappenwinkel αDKsoll und vorzugsweise die Steuerzeiten für die einlaß- und auslaßseitige Nockenwellenverstellung stze und stza. A preferred possibility for the corresponding load control is shown in the block diagram according to FIG. 2. The first input variable is the required air mass flow mL should , which z. B. is calculated depending on the moment desired by the driver. The second input variable is the lower stroke limitation, ie the minimum required valve stroke strokemin, with the z. B. acceptable running smoothness can be represented. The output variables of the load control are the valve lift EV hubs to be set , the throttle valve angle α DKsoll and preferably the timing for the intake and exhaust side camshaft adjustment stz e and stz a .
In dem in Fig. 2 gezeigten Block "Laststeuerung" wird kontrolliert, ob der zu stellende Luftmassenstrom mLsoll ohne Androsselung durch die Drosselklappe mit einem Ventilhub Evhubs eingestellt werden kann, der oberhalb des minimalen Hubwertes hubmin liegt. Ist dies der Fall, so findet weiterhin der ungedrosselte Betrieb statt. Kann mLsoll jedoch aufgrund der unteren Hubbegrenzung hubmin nicht erreicht werden, so erfolgt eine Erhöhung des Saugrohrunterdrucks durch die Drosselklappe, indem ein entsprechendes Stellsignal für die Drosselklappenstellung αDKsoll und die Steuerzeiten stze und stza ermittelt wird. In the "load control" block shown in FIG. 2, it is checked whether the air mass flow mL to be set can be set without throttling through the throttle valve with a valve lift Evhubs which is above the minimum stroke value hubmin. If this is the case, unrestricted operation continues to take place. May, however, should mL hubmin due to the lower stroke limit is not reached, so there is an increase in intake manifold vacuum through the throttle valve by a corresponding control signal for the throttle position α DKsoll and the timing stz e and a stz is determined.
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ist die untere Hubbegrenzung hubmin unabhängig vom Betriebspunkt, d. h. ähnlich wie ein (virtueller) mechanischer Anschlag, einzustellen. According to one embodiment of the invention, the lower stroke limit is hubmin regardless of the operating point, d. H. similar to a (virtual) mechanical Stop setting.
In einer weiteren Ausführungsform wird der Wert der unteren Hubbegrenzung hubmin und die damit verbundene Androsselung abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine vorgesteuert, z. B. abhängig von der Motortemperatur und/oder der Motordrehzahl und/oder der Leerlauferkennung und/oder von der vergangenen Zeit nach Startende. In a further embodiment, the value of the lower stroke limit becomes hubmin and the associated throttling depending on the operating point of the Internal combustion engine piloted, e.g. B. depending on the engine temperature and / or Engine speed and / or the idle detection and / or from the past time Start end.
In einer weiteren Ausführungsform wird die untere Hubbegrenzung hubmin in der Motorsteuerung nicht nur vorgesteuert, sondern online abhängig von der vorherrschenden Laufruhe des Motors verstellt. Mit einem solchen adaptiven Verfahren ist es möglich, nur solche Brennkraftmaschinen automatisch anzudrosseln, die eine schlechte Laufruhe aufweisen. Auf diese Weise wird ein möglicher Verbrauchsnachteil, der sich durch die Hubbegrenzung und Androsselung ergeben könnte, auf ein minimal notwendiges Maß reduziert. In a further embodiment, the lower stroke limitation is in the stroke Motor control not only pre-controlled, but online depending on the prevailing one The engine runs smoothly. With such an adaptive method it is possible automatically throttle only those engines that have a bad one Have smooth running. In this way, there is a possible consumption disadvantage, which is characterized by the stroke limitation and throttling could result to a minimum necessary Dimension reduced.
Die vorherrschende Laufruhe des Motors kann durch die Motorsteuerung beispielsweise aus den zeitlichen Abständen zwischen den aufeinanderfolgenden Zündungen, den sog. Segmentzeiten, bestimmt werden. Die Erfassung der Segmentzeiten erfolgt beispielsweise über ein an der Kurbelwelle angebrachtes Segmentrad in Verbindung mit einem am Kurbelgehäuse angeordneten Kurbelwellenwinkelgeber. Aus den Segmentzeiten wird in der Steuerung der Laufruhe-Istwert Lrist bestimmt. Eine beispielhafte Berechnungsvorschrift ist, aus den Segmentzeiten zunächst die zylinderindividuellen Beschleunigungswerte zu berechnen. Ein globaler Laufruhe-Istwert Lrist ist dann beispielsweise der - bezogen auf die letzten beiden Motorumdrehungen - maximale betragsmäßige Abstand zweier in Zündreihenfolge gemessener Beschleunigungswerte. Alternativ sind natürlich auch andere Berechnungsvorschriften für den Laufruhe-Istwert Lrist denkbar, z. B. Beträge, Mittelwerte, Standardabweichungen. Eine alternative Möglichkeit zur Laufruhebestimmung könnte auf der Messung der Zylinderinnendrücke basieren. The predominant smoothness of the engine can be controlled by the engine for example from the time intervals between the successive ignitions, the so-called segment times can be determined. The segment times are recorded for example via a segment wheel attached to the crankshaft in connection with a crankshaft angle sensor arranged on the crankcase. From the Segment times, the actual running smoothness value Lrist is determined in the control. An exemplary The calculation rule is, based on the segment times, the individual cylinder first To calculate acceleration values. A global smooth running actual value Lrist is then for example the maximum - based on the last two engine revolutions absolute distance between two acceleration values measured in order of ignition. Alternatively, there are of course other calculation rules for the smooth running actual value Lrist conceivable, e.g. B. Amounts, averages, standard deviations. An alternative Possibility of determining smooth running could be based on the measurement of the cylinder internal pressures based.
Der Erfindung liegt insbesondere die Annahme zugrunde, daß sich mit größer werdenden unteren Hubbegrenzungen und damit mit einer größeren Androsselung die Laufruhe verbessert und daß diese Laufruheverbesserung sich im Laufruhe-Istwert Lrist widerspiegelt. Diese Annahme hat sich in Experimenten als gültig erwiesen, solange die Hubbegrenzung in einem Wegbereich verstellt wird, in dem im Leerlauf oder im leerlaufnahen Teillastbereich überhaupt eine drosselfreie Luftzumessung möglich ist. Fig. 3 zeigt exemplarisch einen typischen Zusammenhang zwischen Lrist und der eingestellten unteren Hubbegrenzung hubmin. The invention is based in particular on the assumption that with increasing lower stroke limits and thus with a greater throttling the smoothness improves and that this smoothness improvement is reflected in the smoothness actual value Lrist. This assumption has proven to be valid in experiments as long as the stroke limitation is adjusted in a travel range in which a throttle-free air metering is possible at all in idle or in the part load range close to idle. Fig. 3 shows an example of a typical relationship between Lrist and the set lower stroke limit hubmin.
Das erfindungsgemäße Adaptionsverfahren kann beispielsweise als Regelkreis ausgeführt sein, wie dies in Fig. 4 schematisch gezeigt ist. Der Laufruhe-Istwert Lrist wird hierbei auf einen applizierbaren Sollwert Lrsoll geregelt. Eingangsgröße des Reglers ist daher der Laufruhe-Istwert Lrist, Ausgangsgröße ist der minimale Hub hubmin. Geht aus dem Laufruhe-Istwert Lrist eine bezogen auf den Laufruhe-Sollwert Lrsoll zu schlechte Laufruhe hervor, so wird durch den Regler der minimale Hub hubmin erhöht. Umgekehrt wird bei einer "zu guten" Laufruhe Lrist der Wert von hubmin erniedrigt bis Lrsoll erreicht ist. Bei Brennkraftmaschinen, für die der Laufruhe-Istwert Lrist bereits im ungedrosselten Zustand gleich oder besser als der Laufruhe-Sollwert Lrsoll ist, wird mit dieser Regelstrategie die untere Hubbegrenzung hubmin so weit erniedrigt, daß der drosselfreie Zustand eingestellt bzw. eingehalten wird. Ein unterer Anschlag verhindert in diesem Fall das "Weglaufen" des Reglerausgangs hubmin nach unten. Auf der anderen Seite verhindert ein oberer Anschlag des Reglerausgangs ein "Weglaufen" von hubmin nach oben, falls die Brennkraftmaschine sehr große Bauteiltoleranzen aufweist und der Laufruhe-Sollwert Lrsoll nicht erreicht werden kann. The adaptation method according to the invention can be implemented, for example, as a control loop, as is shown schematically in FIG. 4. The smoothness actual Lrist is thereby intended to an applicable target value Lr regulated. The input variable of the controller is therefore the smooth running actual value Lrist, the output variable is the minimum stroke strokemin. If the smooth running actual value Lrist results in poor smoothness in relation to the smooth running setpoint Lr should , the controller increases the minimum stroke strokemin. Conversely, if the running smoothness Lrist is "too good", the value of hubmin is reduced until Lr target is reached. In the case of internal combustion engines for which the smooth running actual value Lrist is equal to or better than the smooth running setpoint Lr should in the unthrottled state, the lower stroke limitation strokemin is reduced to such an extent that the throttle-free state is set or maintained. In this case, a lower stop prevents the controller output "running away" downwards. On the other hand, an upper stop of the controller output prevents "running away" from the hubmin upwards if the internal combustion engine has very large component tolerances and the smoothness setpoint Lr is not to be reached.
Eine Überwachungsebene für das erfindungsgemäße Adaptionsverfahren kann gegebenenfalls die Funktionssicherheit des Reglers gewährleisten und unplausibles Streckenverhalten erkennen. Eine Reglerfreigabe kann den Regler beispielsweise abhängig vom Betriebspunkt, von der Motortemperatur, vom Leerlaufzustand, von der Motordrehzahl, von der Fahrzeuggeschwindigkeit, von einem Fehlerzustand des Gesamtsystems aktivieren. A monitoring level for the adaptation method according to the invention can if necessary, ensure the functional reliability of the controller and implausible Recognize route behavior. A controller release can depend on the controller, for example from the operating point, from the engine temperature, from the idling state, from the Engine speed, the vehicle speed, a fault condition of the overall system activate.
Anstelle des beschriebenen Regelkreises kann auch ein Optimierungsverfahren eingesetzt werden, welches zu jedem Betriebspunkt stets die optimale untere Hubbegrenzung hubmin bzgl. der erzielbaren Laufruhe ermittelt. Instead of the control loop described, an optimization method can also be used be used, which is always the optimal lower one for each operating point Stroke limitation strokemin determined with regard to the achievable smoothness.
Selbstverständlich sind auch Kombinationen der beschriebenen Ausführungsformen möglich. Beispielsweise kann die adaptive untere Hubbegrenzung verbunden mit der Androsselung nur im betriebswarmen Zustand aktiviert werden, während die Brennkraftmaschine im Warmlauf drosselfrei betrieben wird. Combinations of the described embodiments are of course also possible possible. For example, the adaptive lower stroke limit can be connected to the Throttling can only be activated in the warm operating state while the Internal combustion engine is operated without throttling during warm-up.
Unter bestimmten Voraussetzungen sind, ergänzend zur beschriebenen Luftmassengleichstellung, auch noch Maßnahmen zur Anpassung der zylinderindividuellen Einspritzzeiten einsetzbar, z. B. um ein emissionsoptimales Gemisch einzustellen. Eine weiterhin möglich zusätzliche Eingriffsmöglichkeit ist eine Anpassung der zylinderindividuellen Zündwinkel. Diese Maßnahmen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren selbstverständlich ohne weiteres kombiniert werden. Under certain conditions are, in addition to the described Air mass equality, also measures to adjust the individual cylinder Injection times can be used, e.g. B. to adjust an emission-optimal mixture. A an additional possibility of intervention is an adjustment of the cylinder-specific ignition angle. These measures can be carried out using the method according to the invention can of course be easily combined.
Durch die Erfindung lassen sich gegenüber bekannten System und Verfahren wesentliche Vorteile erzielen, wie z. B. eine deutliche Verbesserung der Laufruhe von Brennkraftmaschinen mit drosselfreier Laststeuerung, einen Komfortgewinn und niedrigere Bauteilbelastung durch geringere Vibrationen im Fahrzeug und eine Möglichkeit zum Ausgleich von fertigungs- oder alterungsbedingten Bauteiltoleranzen in der Einlaßventil- Verstellung. Zusätzlich wird insbesondere bei der Ausführungsform mit adaptiver Hubbegrenzung eine Sicherstellung der Laufruhe über die Laufzeit der Brennkraftmaschine gewährleistet. Ein wesentlicher Vorteil liegt ferner darin, daß das Verbrauchspotential (Kraftstoffverbrauch) bei drosselfrei betriebenen Brennkraftmaschinen, die aufgrund geringer Bauteiltoleranzen keine Androsselmaßnahmen erfordern, nicht beeinträchtigt wird. The invention can be compared to known systems and methods achieve significant advantages such. B. a significant improvement in smoothness of Internal combustion engines with throttle-free load control, a gain in comfort and lower Component stress due to lower vibrations in the vehicle and a possibility for Compensation of manufacturing or aging-related component tolerances in the intake valve Adjustment. In addition, in particular in the embodiment with adaptive Stroke limitation ensures smooth running over the running time of the internal combustion engine guaranteed. Another major advantage is that the consumption potential (Fuel consumption) in throttle-free operated internal combustion engines due to low component tolerances do not require throttling measures, not impaired becomes.
Claims (22)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10156409A DE10156409B4 (en) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Internal combustion engine and a method for improving the smoothness of multi-cylinder internal combustion engines |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10156409A DE10156409B4 (en) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Internal combustion engine and a method for improving the smoothness of multi-cylinder internal combustion engines |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10156409A1 true DE10156409A1 (en) | 2003-06-12 |
DE10156409B4 DE10156409B4 (en) | 2009-09-03 |
Family
ID=7706036
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10156409A Expired - Lifetime DE10156409B4 (en) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | Internal combustion engine and a method for improving the smoothness of multi-cylinder internal combustion engines |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10156409B4 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10259846B3 (en) * | 2002-12-20 | 2004-06-03 | Bayerische Motoren Werke Ag | Cylinder equalizing process for internal combustion engine involves first step of individual correction of amount of fuel injected into each cylinder |
WO2011104249A1 (en) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Continental Automotive Gmbh | Method for individually operating an internal combustion engine, and control device for an internal combustion engine |
WO2012136438A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Continental Automotive Gmbh | Method and device for controlling a variable valve timing mechanism of an internal combustion engine |
DE102012220777A1 (en) * | 2012-11-14 | 2014-05-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System for ventilating fuel tank of vehicle, has control unit for changing suction pressure in suction system based on output of pressure adjuster in response to operating state of internal combustion engine to vary amount of purge airflow |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012019009B4 (en) * | 2012-09-27 | 2020-06-10 | Klaus Herzog | Method and device for controlling an internal combustion engine |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3940752A1 (en) * | 1989-12-09 | 1991-06-13 | Bosch Gmbh Robert | METHOD FOR CONTROLLING AN OTTO ENGINE WITHOUT THROTTLE VALVE |
DE4122139C2 (en) * | 1991-07-04 | 2000-07-06 | Bosch Gmbh Robert | Method for cylinder equalization with regard to the fuel injection quantities in an internal combustion engine |
DE19859018A1 (en) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Bosch Gmbh Robert | Cylinder balancing for internal combustion engine involves influencing filling of cylinders with air or fresh gas on individual cylinder basis depending on detected torque contributions |
-
2001
- 2001-11-16 DE DE10156409A patent/DE10156409B4/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10259846B3 (en) * | 2002-12-20 | 2004-06-03 | Bayerische Motoren Werke Ag | Cylinder equalizing process for internal combustion engine involves first step of individual correction of amount of fuel injected into each cylinder |
EP1431557A2 (en) * | 2002-12-20 | 2004-06-23 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for equalising cylinder output |
EP1431557A3 (en) * | 2002-12-20 | 2006-03-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for equalising cylinder output |
WO2011104249A1 (en) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Continental Automotive Gmbh | Method for individually operating an internal combustion engine, and control device for an internal combustion engine |
DE102010009383A1 (en) | 2010-02-26 | 2011-09-01 | Continental Automotive Gmbh | Method for the individual operation of an internal combustion engine, and control device for an internal combustion engine |
WO2012136438A1 (en) * | 2011-04-05 | 2012-10-11 | Continental Automotive Gmbh | Method and device for controlling a variable valve timing mechanism of an internal combustion engine |
US9046042B2 (en) | 2011-04-05 | 2015-06-02 | Continental Automotive Gmbh | Method and device for controlling a variable valve train of an internal combustion engine |
DE102012220777A1 (en) * | 2012-11-14 | 2014-05-15 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | System for ventilating fuel tank of vehicle, has control unit for changing suction pressure in suction system based on output of pressure adjuster in response to operating state of internal combustion engine to vary amount of purge airflow |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE10156409B4 (en) | 2009-09-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69333932T2 (en) | Ignition control system and method for an internal combustion engine | |
DE19754614C2 (en) | Device for controlling a vacuum in an internal combustion engine | |
DE69702168T2 (en) | Device for controlling fuel injection for a stratified charge internal combustion engine | |
WO2002020964A1 (en) | Method for operating an internal combustion engine, and a corresponding device | |
WO2008098880A1 (en) | Method and device for operating an internal combustion engine with retardation of the ignition angle and operational irregularities | |
DE69903673T2 (en) | Apparatus and method for controlling combustion in a stratified charge internal combustion engine | |
EP0995025B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine mainly intended for a motor vehicle | |
EP1129279B1 (en) | Method for determining the controller output for controlling fuel injection engines | |
DE10238060A1 (en) | Method and system for operating an internal combustion engine with spark ignition and direct injection, which has operating modes with a variable compression ratio | |
EP1431557B1 (en) | Method for equalising cylinder output | |
EP1066458B1 (en) | Method of operation for an internal combustion engine | |
EP1015749B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
WO2009033950A2 (en) | Method for regulating a combustion process and control device | |
DE69704186T2 (en) | Method and device for controlling the idle speed of an internal combustion engine with stratified and homogeneous charge | |
DE10104232B4 (en) | Control device for multi-cylinder engines | |
EP1003960B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
DE19522692C2 (en) | Control device and method for an internal combustion engine | |
DE10156409B4 (en) | Internal combustion engine and a method for improving the smoothness of multi-cylinder internal combustion engines | |
DE10064652B4 (en) | Method and device for rapidly changing a torque of an internal combustion engine | |
EP0995026B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
EP1099051B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
DE10250255A1 (en) | Method and arrangement for improving the accuracy of estimation for the phase angle of the camshaft in an internal combustion engine with variable cam setting | |
EP1099052B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine | |
DE4239842A1 (en) | Control of IC engine - controlling motorised throttle flap to account for air back flow caused by system resonances | |
EP0985089B1 (en) | Method for operating an internal combustion engine mainly intended for a motor vehicle |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
OR8 | Request for search as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8105 | Search report available | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |